Sitoskeleton terdiri daripada rangkaian yang berubah-ubah secara dinamik dari tiga filamen protein yang berbeza dalam sitoplasma sel. Mereka menyediakan struktur, kekuatan, dan mobiliti intrinsik (motilitas) ke sel dan ke entiti intraselular organisasi seperti organel dan vesikel. Dalam beberapa kes, filamen memproyeksikan keluar dari sel dalam bentuk silia atau flagela untuk membantu pergerakan sel atau pengangkutan badan asing secara terarah.
Apakah sitoskeleton itu?
Sitoskeleton sel manusia terdiri daripada tiga kelas filamen protein yang berbeza. Mikrofilamen (filamen aktin), berdiameter 7 hingga 8 nanometer dan terdiri terutamanya dari aktin protein, berfungsi untuk menstabilkan bentuk sel luaran dan motilitas sel sebagai unit keseluruhan serta struktur intraselular. Dalam sel otot, filamen aktin membolehkan pengecutan otot yang terkoordinasi. Filamen pertengahan, dengan ketebalan sekitar 10 nanometer, juga berfungsi untuk menyediakan mekanikal kekuatan dan struktur ke sel. Mereka tidak terlibat dalam pergerakan sel. Filamen pertengahan terdiri daripada pelbagai protein dan dimer protein yang bergabung untuk membentuk ikatan bergelung seperti tali (tonofibril) dan merupakan struktur tahan air mata. Filamen pertengahan boleh dibahagikan kepada sekurang-kurangnya 6 jenis dengan tugas yang berbeza. Filamen kelas ketiga terdiri daripada tiub kecil, mikrotubulus dengan diameter luar 25 nanometer. Mereka terdiri daripada polimer dimmer tubulin dan bertanggungjawab terutamanya untuk semua jenis motilitas intraselular dan untuk pergerakan sel itu sendiri. Untuk menyokong motilitas intrinsik sel, mikrotubulus dapat membentuk proses sel dalam bentuk silia atau flagela yang meluas keluar dari sel. Jaringan mikrotubulus biasanya disusun dari pusat dan mengalami perubahan yang sangat dinamik.
Anatomi dan struktur
Bahan ini mengelompokkan mikrofilamen, filamen pertengahan (IF), dan mikrotubulus (MT), yang ketiga-tiganya ditugaskan ke sitoskeleton, hampir terdapat di dalam sitoplasma dan juga di dalam nukleus. Bahan asas asas mikrofilamen manusia atau filamen aktin terdiri daripada 6 isoform aktin protein, masing-masing hanya berbeza dengan beberapa asid amino. Protein aktin monomer (G-actin) mengikat ATP nukleotida dan membentuk rantai molekul monomer molekul panjang, masing-masing melepaskan fosfat kumpulan, dua daripadanya bergabung untuk membentuk filamen heliks aktin. Filamen aktin pada otot licin dan belitan, pada otot jantung dan filamen aktin bukan otot masing-masing berbeza sedikit antara satu sama lain. Penumpukan dan pemecahan filamen aktin tertakluk kepada proses yang sangat dinamik dan menyesuaikan diri dengan keperluan. Filamen pertengahan terdiri daripada protein struktur yang berbeza dan mencapai tegangan tinggi kekuatan pada keratan rentas sekitar 8 hingga 11 nanometer. Filamen pertengahan dibahagikan kepada lima kelas: keratin berasid, keratin asas, jenis desmin, neurofilamen dan jenis lamin. Walaupun keratin terdapat di sel epitelium, filamen jenis desmin dijumpai di sel otot licin dan belang dan di sel otot jantung. Neurofilamen, terdapat dalam hampir semua neuron, terdiri daripada protein seperti internexin, nestin, NF-L, NF-M, dan lain-lain. Filamen perantara jenis lamin terdapat di semua nukleus di dalam membran nuklear pada karyoplasma.
Fungsi dan peranan
Fungsi dan tugas sitoskeleton tidak terbatas pada bentuk struktur dan kestabilan sel. Mikrofilamen, terletak terutamanya pada struktur retikular yang berdekatan dengan membran plasma, menstabilkan bentuk sel luaran. Walau bagaimanapun, mereka juga membentuk penonjolan membran seperti pseudopodia. Protein motor, di mana mikrofilamen dalam sel otot disusun, menyediakan yang diperlukan pengecutan otot. Kepentingan yang paling besar bagi kekuatan mekanik sel adalah melekat pada filamen antara yang sangat tegang. Selain itu, mereka melakukan sejumlah fungsi lain. Filamen keratin sel epitelium secara tidak langsung secara mekanikal saling terhubung melalui desmosom, memberikan kulit tisu kekuatan dua dimensi, seperti matriks. Melalui protein yang berkaitan dengan filamen perantaraan (IFAP), IF dihubungkan dengan kumpulan bahan sitoskeleton yang lain, menyediakan pertukaran maklumat tertentu dan kekuatan mekanik tisu yang sepadan. Ini menghasilkan struktur teratur dalam sitoskeleton. Enzim seperti kinase dan fosfatase memastikan pemasangan, pembentukan semula dan pembongkaran rangkaian yang cepat. Jenis neurofilamen yang berbeza menstabilkan tisu saraf. Vitamin mengawal pembubaran membran sel semasa pembahagian sel dan pembinaannya seterusnya. Microtubules bertanggungjawab untuk tugas-tugas seperti mengawal pengangkutan organel dan vesikel dalam sel dan mengatur kromosom semasa mitosis. Dalam sel di mana mikrotubulus membentuk mikrovili, silia, flagela, atau flagela, MT juga memberikan motilitas untuk seluruh sel atau menangani penyingkiran lendir atau benda asing, seperti di trakea dan luaran terusan pendengaran.
Penyakit
Gangguan dalam metabolisme sitoskeleton boleh berlaku sama ada dari kecacatan genetik atau dari toksin yang diperkenalkan dari luar. Salah satu penyakit yang diwarisi yang paling biasa dikaitkan dengan gangguan sintesis protein membran otot adalah jenis Duchenne distrofi otot. Kecacatan genetik mengakibatkan kegagalan menghasilkan distrofin, protein struktur yang diperlukan dalam serat otot otot rangka. Penyakit ini berlaku pada awal zaman kanak-kanak dengan kursus progresif. Keratin bermutasi juga boleh membawa kepada kesan serius. Ichthyosis, yang disebut penyakit skala ikan, mengakibatkan hyperkeratosis, ketidakseimbangan antara pengeluaran dan pengelupasan sisik kulit, kerana satu atau lebih kecacatan genetik pada kromosom 12. Ichthyosis adalah penyakit yang paling biasa, turun temurun kulit dan memerlukan intensif terapi, yang, bagaimanapun, hanya dapat mengurangkan gejala. Kecacatan genetik lain, yang membawa gangguan metabolisme neurofilamen, kerana, misalnya, sklerosis lateral amyotrophic (ALS). Beberapa mikotoksin yang dikenali (racun kulat) seperti dari acuan dan agarik terbang mengganggu metabolisme filamen aktin. Colchicines, toksin dari crocus musim luruh, dan taksol, yang diekstrak dari pokok yew, digunakan khusus untuk tumor terapi. Mereka mengganggu metabolisme mikrotubulus.
